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“亚轨道重复使用运载器”到底是什么?这回马斯克与NASA要慌

7月16日,中国航天科技集团研制的“亚轨道重复使用运载器”进行了演示验证性首飞,在酒泉发射,阿拉善的一个机场平稳着陆。没有振奋人心的图片,和视频,只有“字少事大!”,越是这样越激动。

于是我就基于两次发射,两个集团,两个计划,试着找出了一个答案:应该是空天飞机的母机,而子机去年就完成首飞了,还在轨道上呆了两天,在机场降落。

两次发射

实际上,关于“可重复使用”的秘密发射项目,中国航天科技集团在2020年9月就有过一次了。

这次神秘的发射,透露出了几个线索:有架航天器被长征2号带上天。在轨两天后,自己返回,在预定着陆场着陆。

7月6日公布的是“亚轨道重复使用运载器”首飞成功,线索是:运载器(去年是航天器),没有在轨飞行,只到了亚轨道,在机场水平着陆。

试想一下,如果2020年的“航天器”发射不用长征2号运载,而用这次的运载器运载,也就是可重复运载器和可重复航天器组合在一起会是什么

虽然中国航天科技集团不给图,但专家的原话(一字不差):

它外形呢就像一个空天飞机,但是呢它本身不入轨,它是在亚轨道飞行,然后返回地球,返回到着陆场。

(它外形呢就像一个空天飞机)

这次在机场着陆,专家说的是着陆场,说明着陆场指代飞机场。而航天器着陆也说是着陆场,所以说航天器也是在机场水平降落的。

换句话说航天器与运载器都是用升力,像飞机一样滑翔降落的,它俩都有“翅膀”。还有更重要的线索,专家说“像空天飞机”。

两个集团,两个计划

对于重大项目,一定要有两手准备。 另一个集团,中国航天科工集团的“腾云工程”中有一项研究就是“空天飞机”。2017年的展会上中国航天科工就放出了模型。

(中国航天科工集团,腾云工程,空天飞机)

根据科工集团描述,母机在跑道上加速起飞,利用涡喷发动机将速度提至3马赫,然后改为冲压发动机提至6马赫,最后用火箭发动机提至9马赫,接近“亚轨道”后与子机分离,母机返回陆地,利用机翼的升力在机场水平降落。

(2019年,两级入轨空天飞机风洞分离试验)

子机在“亚轨道”用火箭液体燃料发动机继续加速,提至“第一宇宙速度”进入近地轨道,完成任务后返回地球,机场水平着陆。如果还有任务,经过简单的检修,加满燃料,与母机“叠”在一起就可立即启程。

同样是2017年,中国航天科技集团的专家(研发一院陈洪波主任)也在《科技日报》的采访中提出了“可重复使用航天运载器”的计划,与“空天飞机”非常相似,摘重点:融合航天、航空技术;一级背着二级(并联);两级皆有机翼,水平降落回收重复利用,一天能飞一班;预计2020年完成首飞;飞至300-500km高的轨道(我国空间站高度400km,一天一个班次,跟快递一样快)。

除此之外,中国航天科技集团的专家还描述了终极目标:在2030年,造一架单级入轨的“空天飞机”,像飞机一样起飞降落。其中关键难点在涡轮发动机、冲压发动机与火箭形成组合动力。

(单级入轨空天飞机)

一个答案

从两个集团的两个计划中,基本上可以猜到这次飞到“亚轨道”再返回机场降落的运载器应该就是“天空飞机的母机”。

航天科技曾提出2020年首飞,他们做到了。注意航天科技的措词,那次由长征二号带上去的叫做“航天器”,也就是被长征2号送到“亚轨道”,然后自己加速,到达近地轨道,呆上两天返回地球,在机场降落的“天空飞机子机”。

所以首飞的“运载器”应该是背着“子机”的有翼火箭――空天母机,它在酒泉垂直升空,基于“3段加速”到达“亚轨道”(分离高度),然后返回地球水平降落,估计这次是它自己上去,并没有带“小飞机”。相信要不了多久它俩就要合体试飞了。

多说一句:维珍号是两级到达“亚轨道”,空天母机是自己上去的。

与猎鹰9号、航天飞机的区别是遥遥领先

猎鹰9号为两级串联,反推降落。重复利用的只有“第一级”。由于预备大量燃料进行反推降落,相对于“不打算回收第一级的猎鹰9号”,可重复利用的猎鹰9号的有效荷载要大打折扣。

空天飞机双机都是利用空气升力进行滑翔降落,不需要燃料,关键是完全可重复,“马上就飞”的发射周期要比猎鹰9号要快得多。

航天飞机是80年代的产物,但有很多技术遥遥领先,这点我们要承认。不过,航天飞机更像“奢侈品”与“半成品”,所以美国早就弃用了。

为了拥有的动力将航天飞机送到近地轨道,航天飞机背着一个比自己还大的燃料桶,桶边还要挂俩助推器,升空后助推器先分离,伞降到海里。燃料桶用完在大气层烧掉,航天飞机完成任务降落在机场。可见燃料桶无法回收,但航天飞机最大的问题是成本与可靠性。

航天飞机原定计划是每架飞100次,其执行过任务的为5架,总共才飞了135次。相当于准备跑10万公里的车,只跑了不到3万公里。

由于其返回速度过快,进入大气层机身需要承受更大的温度与应力,对隔热瓦的要求非常高,平均下来飞一次维护需要接近8亿美金,还不如用火箭来得划算。

惨痛的代价:挑战者号就是因为隔热瓦烧毁失事的,还有哥伦比亚号因橡胶圈密封问题在起飞过程中发生了爆炸,两次事件中航天飞机都载满了7人。

研发可重复利用航天器的初衷就是为了节约成本,航天飞机本末倒置且安全性堪忧,所以后来美国不用了,猎鹰9号才有市场。

综上所述:我国的空天飞机太过先进,真的无法展示。当然“空天飞机”只是我个人的猜测,等待中国航天科技出图的那天。